الاستخلاص الكيميائي والميكانيكي لزيت الكركر المصري مع تحليل للأداء والاقتصاد لتطبيقات الوقود المتجدد

تحويل زهرة مقاومة إلى وقود أنظف

مع سعي العالم لتقليل الانبعاثات المسببة لاحتباس الحرارة دون التنافس مع المحاصيل الغذائية، تحظى النباتات المقاومة التي تنمو في تربة فقيرة باهتمام متزايد. تستكشف هذه الدراسة أفضل الطرق لعصر الزيت المفيد من بذور الكركر المصرية، وهو نبات صلب ومتحمّل للجفاف، وتقارن عدة تقنيات لمعرفة أيها يمكن أن يوفّر زيتًا للديزل الحيوي بشكل موفّر للطاقة ومنخفض التكلفة وأكثر أمانًا.

لماذا يهم الكركر لمستقبل الطاقة

الكركر ليس من السلع الغذائية الشائعة، لكن بذوره غنية بالزيت والنبات قادر على الازدهار في تربة حارة وجافة ومالحة حيث تفشل العديد من المحاصيل. هذا يجعله خيارًا جذابًا لإنتاج الوقود دون زيادة الضغط على الأراضي الزراعية المخصصة للغذاء. تحتوي البذور على مزيج من المواد الدهنية المشابهة لتلك الموجودة في زيوت الطهي، والتي يمكن تحويلها إلى ديزل حيوي، وهو وقود يحترق أنظف من الديزل العادي. وبما أن الكركر غير صالح للأكل ومقاوم، فإنه يتناسب جيدًا مع البحث عن مصادر وقود متجددة تقلل انبعاثات الغازات الدفيئة وتتجنب المنافسة المباشرة مع الغذاء.

طرق مختلفة لاستخراج الزيت من البذور

قارن الباحثون عائلتين عامتين من طرق الاستخلاص. تعتمد الطرق الكيميائية على نقع البذور المطحونة ناعمًا في مذيبات سائلة، مثل الهكسان أو الإيثانول، ثم تسخين الخليط ليذوب الزيت في السائل ويمكن فصله. يمكن لإعدادات المخبر التقليدية مثل أجهزة سوكسليت استخراج نسبة عالية من الزيت، لكنها تستخدم كميات كبيرة من المذيب، وتتطلب ساعات من التسخين، وتكبد تكاليف طاقة ومعدات كبيرة. نهج كيميائي أبسط، هو النقع في درجة حرارة الغرفة لعدة أيام، يستخدم طاقة أقل لكنه يعطي عوائد زيتية أقل ولا يزال يعتمد على أحجام كبيرة من المذيب التي يجب استعادتها ومعالجتها بأمان.

عصر البذور بدلاً من إذابتها

تتخلّص الطرق الميكانيكية من معظم المواد الكيميائية وتعتمد بدلاً من ذلك على القوة. في المكبس الهيدروليكي، يضغط مكبس ببطء أسطوانة معبأة بالبذور، دافعًا بعض الزيت للخروج لكنه يترك كمية ملحوظة عند رفع الضغط. في المكبس الحلزوني، تدفع لولبة معدنية دوّارة البذور عبر أسطوانة مسخّنة، محطمًة ومتماسكة بحيث يُضطر الزيت للخروج عبر فتحات صغيرة بينما تخرج كعكة البذور الجافة في النهاية. باستخدام نهج تصميم إحصائي، نوّع الفريق بشكل منهجي سرعة اللولب ودرجة الحرارة وقاسوا حاصل الزيت ووقت المعالجة واستهلاك الطاقة. وجدوا أن تشغيل المكبس ساخنًا وسريعًا، حول 172.5 °م و1400 لفة في الدقيقة، أعطى عائدًا يقارب 19 بالمئة في أقل من نصف دقيقة، مع استهلاك منخفض للطاقة.

موازنة العائد والتكلفة واستهلاك الطاقة

منح الاستخلاص الكيميائي بالهكسان أعلى عائد للزيت، حتى نحو ثلث كتلة البذرة، لكنه أيضًا سجل أعلى تكلفة لكل كيلوغرام من الزيت عند احتساب سعر المذيب والطاقة للتسخين والعمالة. نجح الإيثانول لكنه كان أكثر تكلفة لكل وحدة زيت على الرغم من كونه مذيبًا أكثر ألفة وأقل سمية. بالمقابل، لم يحتاج المكبس الحلزوني لأي مذيب واستهلك بضع واط-ساعات فقط من الكهرباء لكل عملية. وحتى مع عائد أقصى أقل قليلًا من أفضل طريقة كيميائية، فإن زمن معالجته القصير جدًا وعدم الحاجة لشراء المذيبات أديا إلى أدنى تكلفة إنتاج لكل كيلوغرام من الزيت بين الخيارات المختبرة. كما أظهر الزيت المعصّر مزيجًا مناسبًا من المكونات الدهنية والخصائص الفيزيائية الملائمة للتحويل إلى ديزل حيوي.

ماذا تعني النتائج للوقود الأنظف

للقراء المهتمين بكيفية إعادة تشكيل العلم لمنظومة الطاقة لدينا، الرسالة الرئيسية هي أن آلة بسيطة نسبيًا يمكنها تحويل محصول غير صالح للأكل ومقاوم إلى مكوّن وقود مفيد بطريقة اقتصادية وأكثر صداقة للبيئة. بينما يمكن لطرق المذيبات أن تستخرج مزيدًا من الزيت، يوفر المكبس الحلزوني مسارًا عمليًا يتبادل بعض الخسارة في العائد بمكاسب كبيرة في السلامة والتكلفة وتوفير الطاقة. يجادل المؤلفون بأن هذا يجعل عصر بذور الكركر ميكانيكيًا مرشحًا قويًا لإنتاج الديزل الحيوي في المستقبل، خاصة في المناطق محدودة الموارد، مع الإشارة إلى أن ثمة حاجة لمزيد من العمل لاختبار دفعات بذور إضافية وتوصيف الوقود النهائي بشكل كامل.

الاستشهاد: Kamel, M.A., Zahran, M.K., El-Sherbiny, S. et al. Chemical and mechanical extraction for egyptian safflower bio-oil with a performance and economic analysis for renewable fuel applications. Sci Rep 16, 16292 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-54252-2

الكلمات المفتاحية: زيت الكركر, ديزل حيوي, مكبس لولبي, استخلاص الزيت, الطاقة المتجددة